撫順地區(qū)冰期流量測(cè)驗(yàn)整編方法簡(jiǎn)析

陳 俊

(遼寧省撫順?biāo)木郑|寧 撫順 113015)

撫順地區(qū)冰期流量測(cè)驗(yàn)整編方法簡(jiǎn)析

陳 俊

(遼寧省撫順?biāo)木郑|寧 撫順 113015)

撫順地區(qū)冬季冰期時(shí)間較長(zhǎng)，河道流量受冰期影響較大，地區(qū)內(nèi)水文站所處地理位置不同，受冰情影響程度各不相同，目前采用測(cè)驗(yàn)整編方法存在不合理現(xiàn)象，因此需要對(duì)各站進(jìn)行詳細(xì)分析研究，找出能夠滿足測(cè)驗(yàn)精度的簡(jiǎn)便方法。文章通過對(duì)撫順地區(qū)各水文站冰期流量測(cè)驗(yàn)整編現(xiàn)狀的分析研究，在典型時(shí)段進(jìn)行加密觀測(cè)，找出影響冰期流量測(cè)驗(yàn)整編精度的因素，有針對(duì)性的選擇相應(yīng)的流量測(cè)驗(yàn)整編方法，以達(dá)到既保證流量推算的極度，又能減輕水文站職工勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

冰期；流量測(cè)驗(yàn)整編；改正系數(shù)法；連實(shí)測(cè)流量過程線法

0 前 言

撫順市地處遼寧省東部，地處中溫帶，屬大陸性季風(fēng)氣候，一年四季受季風(fēng)支配，冬季以偏北風(fēng)為主，受西伯利亞寒潮影響，降雪少，寒冷漫長(zhǎng)，河流冰期較長(zhǎng)，一般120-150d，占全年天數(shù)1/3左右。受冰期的影響，河道流量會(huì)發(fā)生不規(guī)則性變化，為保證推流精度，必然要求增加流量測(cè)次。同時(shí)由于河道結(jié)冰，大部分水文站需要進(jìn)行鑿冰眼或者破冰測(cè)流，大大增加了流量測(cè)驗(yàn)的難度。因此，分析探索出既能保證冰期流量測(cè)驗(yàn)精度，又能減輕水文站職工工作量的流量測(cè)驗(yàn)辦法是必要和有意義的。

1 撫順地區(qū)冰期現(xiàn)狀

根據(jù)冰情變化的規(guī)律，大致可以將冰期分為結(jié)冰期、穩(wěn)定封凍期和流冰期，其中穩(wěn)定封凍期持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。受地理位置和人文環(huán)境影響，撫順地區(qū)各水文站的穩(wěn)定封凍時(shí)間相差較大。其中蒼石水文站(原北口前水文站)、占貝水文站位于山區(qū)，寒冷氣候持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，穩(wěn)定封凍期時(shí)間較長(zhǎng)，一般在90d左右；撫順?biāo)恼緦儆诔鞘姓荆瑲鉁叵啾壬絽^(qū)普遍偏高，同時(shí)受上游大型水庫(kù)大伙房水庫(kù)調(diào)度和區(qū)間水利工程影響，穩(wěn)定封凍期時(shí)間變幅較大，一般在30-90d；東洲、南章黨水文站受污水排放或地質(zhì)條件影響，穩(wěn)定封凍期時(shí)間相對(duì)較短，偶有全冰期無(wú)穩(wěn)定封凍現(xiàn)象，一般在30-60d。撫順地區(qū)屬長(zhǎng)白山支脈，山溪性河流較多，流冰期持續(xù)時(shí)間較短，一般在4h-2d。因此，針對(duì)各水文站不同的特性，需要有針對(duì)性的選擇最適合本站的流量測(cè)驗(yàn)和整編方法。

2 撫順地區(qū)冰期流量測(cè)驗(yàn)整編方法簡(jiǎn)介

2.1 測(cè)驗(yàn)方法

撫順地區(qū)各水文站冰期流量測(cè)驗(yàn)方法主要采用流速儀法，通過鑿冰眼、破冰的方式進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，或者在水文站基本斷面上下游一定距離內(nèi)選取暢流河段進(jìn)行測(cè)驗(yàn)工作。在流量測(cè)驗(yàn)過程中需要注意以下3點(diǎn)：①通過鑿冰眼測(cè)流時(shí)要求選取冰眼位置合理，根據(jù)斷面地勢(shì)變化和流蘇分布情況，使測(cè)速垂線能夠控制斷面部分流量變化情況；②測(cè)流時(shí)機(jī)要掌握準(zhǔn)確，滿足流量推算的要求，在條件允許的情況下可以簡(jiǎn)化相關(guān)測(cè)次；③要注意特殊冰情的出現(xiàn)，如冰上流水、層冰層水、冰壩和冰塞等冰情，需要及時(shí)增加測(cè)次，確保流量原始數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

2.2 整編方法

2.2.1 結(jié)冰期

隨著結(jié)冰期的到來，河道斷面有效過水?dāng)嗝骐S氣溫變化而變化，流量日變化略滯后于氣溫日變化一段時(shí)間，流量值隨水位而變化，總體趨勢(shì)在暢流期關(guān)系線左側(cè)(見圖1)。對(duì)于撫順地區(qū)結(jié)冰期的流量測(cè)驗(yàn)資料一般采用改正系數(shù)法、日平均值法、代表性測(cè)流時(shí)段法等辦法進(jìn)行日平均流量的整編工作(見圖2)。

圖1 冰期與暢流期水位流量關(guān)系

圖2 蒼石水文站冰期時(shí)段混合過程線圖

比較常用的推流辦法為改正系數(shù)法，即用暢流期曲線作為標(biāo)準(zhǔn)曲線，將同水位下的冰期與暢流期流量根據(jù)公式K=Q冰/Q暢計(jì)算出改正系數(shù)，然后繪制改正系數(shù)過程線即可得出冰期對(duì)應(yīng)水位的冰期流量；在撫順地區(qū)部分水文站也有采用日平均值法進(jìn)行流量推算工作，即根據(jù)氣溫變化，每日多時(shí)段進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)，將所有測(cè)得流量值取平均值作為當(dāng)日日平均流量；代表性測(cè)流時(shí)段法我們可以看成日平均值法的簡(jiǎn)化版本，即通過試驗(yàn)比對(duì)，計(jì)算流量比率Q實(shí)/Q平均值等于或基本接近1的時(shí)間作為日最佳測(cè)流時(shí)間，以該時(shí)間對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)流量當(dāng)作日平均流量。

2.2.2 穩(wěn)定封凍期

當(dāng)河道冰情進(jìn)入穩(wěn)定封凍期后，斷面流量受各種因素的影響變得越來越小，在沒有降水、上下游水利工程蓄放水等因素影響時(shí)，基本不會(huì)發(fā)生流量日變化現(xiàn)象。在穩(wěn)定封凍期期間，由于河道流量變化幅度較小，可以適當(dāng)減少流量測(cè)次，可以選擇固定時(shí)間段結(jié)合天氣和上下游水利工程運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)，通過連實(shí)測(cè)流量法或連時(shí)序法進(jìn)行流量推算的整編工作。撫順、占貝水文站在穩(wěn)定封凍期還需要主要由于上游水庫(kù)、電站放水導(dǎo)致的河道冰情急劇變化，及時(shí)對(duì)河道水情進(jìn)行觀測(cè)測(cè)量[1]。

2.2.3 流冰期

撫順地區(qū)流冰期較短，持續(xù)時(shí)間最短幾個(gè)小時(shí)，最長(zhǎng)2d左右，該期間的流量過程和水位變化過程有一定的關(guān)系，可以采用連實(shí)測(cè)流量過程線法、關(guān)系線法或者改正系數(shù)法進(jìn)行流量推算的整編工作。

3 流量測(cè)驗(yàn)整編方法的選用

冰期流量測(cè)驗(yàn)及整編方法較多，但各水文站所處地理位置、河流特性以及人文環(huán)境都有較大的差異，因此不能千篇一律的選擇同樣的模式進(jìn)行測(cè)驗(yàn)整編工作。在本次分析研究中，選取2015年撫順地區(qū)五處水文站冰期相關(guān)資料，并選取典型時(shí)段進(jìn)行加密測(cè)次測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，通過面積包圍法計(jì)算實(shí)際平均流量，最終通過各方法計(jì)算值得相互比較選出最適合本站的測(cè)驗(yàn)整編方法，既滿足流量推算的精度，又能節(jié)省勞動(dòng)力，最大限度的降低冬季測(cè)流的困難度。分析結(jié)果見表1。

表1 結(jié)冰期各水文站推算流量對(duì)照表 m3/s

從表1中可以看出： ①蒼石、撫順?biāo)恼緫?yīng)用改正系數(shù)法推算結(jié)冰期流量值得時(shí)產(chǎn)生誤差值較大，主要因?yàn)樯n石、撫順?biāo)恼緮嗝嫔舷掠问芩こ逃绊懀唤?jīng)常受其蓄放水影響產(chǎn)生突變，部分時(shí)段水位為假水位，從而導(dǎo)致推算流量和實(shí)際流量差異較大。在使用日平均值法和代表性時(shí)段法推算流量時(shí)，產(chǎn)生誤差均較小，綜合考慮成果精度和工作量等因素，可以確定兩水文站結(jié)冰期最佳測(cè)驗(yàn)整編方法為日平均值法。②占貝水文站在使用日平均值法和代表性時(shí)段法進(jìn)行流量推算時(shí)產(chǎn)生的誤差較大，分析原因?yàn)樵撜旧嫌坞娬痉潘?，?dǎo)致該站斷面流量產(chǎn)生突變，這兩種辦法不能實(shí)時(shí)反應(yīng)流量變化過程，為減少因此產(chǎn)生的誤差，必然要求增加流量測(cè)次，大大增加了水文站職工的工作量，因此該站結(jié)冰期最佳測(cè)驗(yàn)整編方法為改正系數(shù)法。③東洲、南章黨水文站在應(yīng)用三種測(cè)驗(yàn)整編方法推流時(shí)產(chǎn)生的誤差均較小。其中東洲水文站在使用代表性時(shí)段法推算流量時(shí)誤差值相對(duì)較大，分析研究后發(fā)現(xiàn)原因?yàn)榇硇詴r(shí)段選擇錯(cuò)誤，改正后誤差值符合整編規(guī)范要求，因此確定兩水文站結(jié)冰期最佳測(cè)驗(yàn)方法為代表性時(shí)段法。

表2 穩(wěn)定封凍期各水文站推算流量對(duì)照表 m3/s

從表2中可以看出：除占貝水文站在應(yīng)用日平均值法和代表性時(shí)段法推算流量時(shí)誤差較大以外，其余各測(cè)站在穩(wěn)定封凍期應(yīng)用多種方法進(jìn)行流量推算時(shí)產(chǎn)生誤差均較小。主要原因?yàn)檫M(jìn)入穩(wěn)定封凍期后，河流的流量基本不會(huì)發(fā)生大幅變化，各種因素的影響很小，因此大大減少了流量推算的難度。分析研究占貝站出現(xiàn)較大誤差狀況原因和結(jié)冰期誤差產(chǎn)生原因基本一致。綜合分析各種影響因素后，穩(wěn)定封凍期各水文最佳測(cè)驗(yàn)整編方法為連實(shí)測(cè)流量過程線法。

表3 流冰期各水文站推算流量對(duì)照表 m3/s

從表3中可以看出：蒼石、占貝、東洲水文站在流冰期使用多種測(cè)驗(yàn)整編方法推流時(shí)產(chǎn)生誤差均較?。荒险曼h水文站因?yàn)楹拥罃嗝姘l(fā)生變化，應(yīng)用上年關(guān)系線進(jìn)行改正系數(shù)法推流必然導(dǎo)致誤差增大；撫順?biāo)恼居捎诹鞅槌霈F(xiàn)時(shí)，受區(qū)間水利工程影響水位流量關(guān)系紊亂，導(dǎo)致改正系數(shù)法和關(guān)系線法誤差較大。由于流冰期出現(xiàn)時(shí)間短暫，情況復(fù)雜，因此在流冰期進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)時(shí)要結(jié)合多種測(cè)驗(yàn)整編方法進(jìn)行流量推算。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前撫順地區(qū)的實(shí)際工作中，大部分測(cè)站冰期測(cè)驗(yàn)采用連實(shí)測(cè)流量法或連時(shí)序法整編，該方法主要特點(diǎn)為簡(jiǎn)便易懂、約束條件寬松和推流過程簡(jiǎn)單，但該方法要求測(cè)量測(cè)次足夠，工作成本相對(duì)較大；改正系數(shù)法要求流量測(cè)次相對(duì)較少，以能控制水位變化為前提，在沒有水位異常變化的情況下，可以滿足流量推求的精度要求，同時(shí)大大減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，還需要注意冰壩、冰塞以及水位突變等情況，及時(shí)增加水位、流量測(cè)次，保證水文資料的準(zhǔn)確性。

各種測(cè)驗(yàn)整編方法各有優(yōu)劣，在測(cè)驗(yàn)整編過程中不能照本宣科式的選擇，也不能千篇一律的采用同一種辦法，而是要根據(jù)本站實(shí)際情況，分時(shí)段采用相應(yīng)的測(cè)驗(yàn)整編方法，才能達(dá)到既保證測(cè)驗(yàn)整編的精度，又能節(jié)省勞動(dòng)力的目的。

[1]劉智力,任海青.鴨綠江感潮段潮流型態(tài)分析[J].東北水利水電，2002(03):24-26.

Study on Test Reorganization Method of Flow of Funshun Area in Ice Age

CHEN Jun

(Liaoning Provincial Funshun Hydrological Bureau, Fushun 113015, China)

The ice age in the winter is long in Funshun area, flow quantity of the river course is affected greatly by ice age, the hydrological stations in the area are located in different positions, and the degree affected by ice regime is also different. At present, there are unreasonable practices in testing reorganization method, and detailed analysis needs to be done for finding the simple method according with the test accuracy. This paper researches the current situation of test reorganization for flow quantity of each hydrological station in the Fushun area during the ice age, carrying out the encryption observation in the typical period of time to look for the factors affecting the test reorganization accuracy of flow quantity in the ice age and selecting in target the corresponding flow test reorganization method, so as to achieve both the extreme flow projections, and to reduce the labor intensity of the hydrologic station

ice age; flow test reorganization; modified coefficient method; measured flow process line method

1007-7596(2016)11-0010-03

2016-11-12

陳俊(1981-)，男，江蘇泰縣人，工程師，研究方向?yàn)樗呐c水資源管理與水資源評(píng)價(jià)等。

P332.4

B